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油水兩相液體渦街流量計(jì)測(cè)量的可行性
關(guān)鍵字:流量計(jì),渦街流量計(jì),,,,,,,,,,    日期:2016-1-26 10:02:27

通常兩相介質(zhì)是很難用流量計(jì)來(lái)測(cè)量的,由于它的物理特性和雷爾數(shù)會(huì)隨著兩種介質(zhì)的比例變化而變化。那么石油工業(yè)中的油水用渦街流量計(jì)是否可行。

 

了考察渦街流量計(jì)在油水兩相流中的測(cè)量特性,在內(nèi)徑為50 mm的垂直上升管道內(nèi),對(duì)不同混合流量、含油率下的渦街信號(hào)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)量,并對(duì)油水兩相儀表系數(shù)和斯特勞哈爾數(shù)予以分析。結(jié)果表明,在含油率5%~40%內(nèi),儀表系數(shù)相對(duì)誤差小于4%,斯特勞哈爾數(shù)相對(duì)誤差隨含油率增加有變大趨勢(shì)、隨混合流鼉?cè)黾佑袦p小趨勢(shì),而且在兩相雷諾數(shù)2×1045×104內(nèi)可視為常數(shù),并隨雷諾數(shù)降低而升,我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明渦街流量計(jì)測(cè)量油水兩相介質(zhì)的可行性。

目前,將成熟的單相流量計(jì)應(yīng)用于兩相流量測(cè)量取得了較大進(jìn)展,如差壓式流量計(jì)、Coriolis流量計(jì)等。渦街流量計(jì)H1因其具有輸出與流體流量成正比的脈沖信號(hào),對(duì)被測(cè)流體壓力、溫度、黏度和組分變化不敏感,可測(cè)

量液體、氣體和蒸汽流量等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域。然而渦街流量計(jì)在兩相流量測(cè)量領(lǐng)域的研究還處于探索階段,目前主要集中在氣液兩相流方面,包括總流量、組分、斯特勞哈爾數(shù)及穩(wěn)定性等"引。在油水兩相流方面研究甚少

實(shí)驗(yàn)是在淮安華立儀表有限公司的油氣水三相流實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行的,由供水和供油回路兩部分組成(氣路關(guān)閉)。流程如下:15#白油從油罐4由油泵5泵出,經(jīng)油路標(biāo)準(zhǔn)表計(jì)量后,流人油水混合器14;水從水罐6由水泵7泵出,經(jīng)水路標(biāo)準(zhǔn)表計(jì)量后流入油水混合器。在混合器內(nèi)油水兩相混合后,流經(jīng)水平、垂直下降段進(jìn)入垂直上升測(cè)量段、渦街流量計(jì)15及流型觀察段16后,最后油水兩相流體經(jīng)分離器1分離后,油、水分別返回油罐和水罐。其中,水路和油路標(biāo)準(zhǔn)表及其參數(shù)見(jiàn)表1。實(shí)驗(yàn)中水路、油路流量調(diào)節(jié)由計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集控制系統(tǒng)完成。實(shí)驗(yàn)用渦街流量計(jì)內(nèi)徑為50 mm,經(jīng)01%精度水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置校驗(yàn)后其精度為05%。采用NI6009數(shù)據(jù)采集卡對(duì)渦街信號(hào)進(jìn)行采樣并輸入計(jì)算機(jī)存儲(chǔ),采樣頻率為1 000 Hz,采樣時(shí)間為30 s

實(shí)驗(yàn)中油水兩相混合流量Q=511 m3h,體積含油率』B=5%~40%。實(shí)驗(yàn)過(guò)程為:調(diào)節(jié)油水兩相流量使

其混合流量保持不變情況下,含油率從5%開(kāi)始,以5%為步長(zhǎng),逐漸增大到40%;然后調(diào)節(jié)油水兩相混合流量到一個(gè)新的固定值,同樣逐步增大含油率重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),直至混合流量從最小值增大到最大值。實(shí)驗(yàn)工質(zhì):15#白油和自來(lái)水。實(shí)驗(yàn)在常溫下進(jìn)行,15#白油密度P=856 ksm3,動(dòng)力黏度地=14×103 Pa·s;水的密度P=9982 ksm’,動(dòng)力黏度肛。=1002×10Pa·s

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出應(yīng)用渦街流營(yíng)計(jì)對(duì)垂直上升管內(nèi)油水兩相流總體積流量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量,流鍍范圍51l m3h,含油率為5%一40%,流型為水包油,將油水兩相流視為均相流。含油率5%~40%范圍內(nèi),兩相儀表系數(shù)相對(duì)誤差小于4%,表明利用渦街流量計(jì)測(cè)量油水兩相混合流量的誤差較小,具有可行性。含油率5%~40%范圍內(nèi),油水兩相混合流動(dòng)中存在穩(wěn)定的兩相渦街;兩相斯特勞哈爾數(shù)相對(duì)誤差隨含油率增加有變大趨勢(shì),隨混合流量增大有減小趨勢(shì)。油水兩相雷諾數(shù)為2 X 1045×104內(nèi)時(shí),兩相斯特勞哈爾數(shù)相對(duì)誤差小于1%,可視為常數(shù);兩相雷諾數(shù)在05 X 1042 X 104內(nèi)時(shí),兩相斯特勞哈爾數(shù)隨雷諾數(shù)降低而升高,呈現(xiàn)非線性。

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